本文關(guān)鍵詞：大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中鏈路自適應(yīng)傳輸方法研究

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【摘要】：隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展,各類手持終端、多媒體業(yè)務(wù)以及物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用的快速普及,對未來移動通信網(wǎng)絡(luò)的容量和傳輸速率提出了更高的要求,現(xiàn)有的4G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不能滿足日益增長的頻譜效率和功率效率要求,面向此需求的第五代移動通信(5G,5th Generation Mobile Communication Systems)技術(shù)標準有望在2020年左右確定。大規(guī)模多輸入多輸出(MIMO,Multiple-Input Multiple-Output)技術(shù)作為5G的關(guān)鍵候選技術(shù)之一,通過在基站側(cè)配置大規(guī)模天線以充分挖掘系統(tǒng)的空間自由度,可以同時服務(wù)更多的用戶,并極大地提高系統(tǒng)的頻譜效率和功率效率。在無線傳輸中,利用信道信息進行相應(yīng)的傳輸參數(shù)的調(diào)整,是減小干擾、保證傳輸可靠性并進一步提高頻譜效率的關(guān)鍵,本論文研究大規(guī)模MIMO鏈路自適應(yīng)傳輸方法,主要內(nèi)容包括如下幾個方面:首先,研究大規(guī)模MIMO波束域空分多址(BDMA,Beam Division Multiple Access)傳輸方法,并重點研究了其中的多用戶調(diào)度以及鏈路自適應(yīng)傳輸問題。從大規(guī)模MIMO空間相關(guān)信道模型出發(fā)給出了波束域信道模型,BDMA傳輸是最大化和速率上界準則下的最優(yōu)傳輸,進一步地給出了BDMA傳輸方法的具體實施步驟與系統(tǒng)框圖。針對BDMA下行傳輸中的多用戶調(diào)度問題,其計算瓶頸是和速率的在線估計,針對該問題提出了基于自由概率確定性等同的單小區(qū)和速率確定性等同算法,同時針對BDMA傳輸中的鏈路自適應(yīng)傳輸問題,討論了鏈路自適應(yīng)傳輸相關(guān)的理論與方法。數(shù)值仿真結(jié)果表明所提出的單小區(qū)和速率確定性等同算法可以顯著提高用戶調(diào)度的計算效率,且對真實和速率的逼近有較好的魯棒性和精確性。其次,提出了大規(guī)模MIMO BDMA下行鏈路基于迭代接收機的自適應(yīng)傳輸方法�？紤]接收端采用迭代接收機時,傳統(tǒng)的基于線性最小均方誤差(LMMSE,Linear Minimum Mean Square Error)檢測后驗信干噪比的自適應(yīng)傳輸方法未能充分考慮迭代接收過程中的性能增益,基于此進行自適應(yīng)傳輸不能達到最優(yōu)的吞吐量。針對此問題首先研究迭代接收機的性能建模方法,利用外信息轉(zhuǎn)移(EXIT,EXtrinsic Information Transfer)圖的思想建立了針對迭代接收機的半解析化的性能預測模型。針對實際系統(tǒng)中譯碼器模塊反饋后驗信息所導致的平均方差的偏差問題,采用方差的校正方法以減少預測誤差,從而建立了迭代接收機性能預測器。在此基礎(chǔ)上提出了基于迭代接收機的鏈路自適應(yīng)傳輸方法,利用迭代接收機性能預測器估計迭代最終所達到的誤碼字率,并依此確定最優(yōu)的自適應(yīng)反饋參數(shù)。仿真結(jié)果表明,在大規(guī)模MIMO BDMA下行采用基于迭代接收機的自適應(yīng)傳輸方法可以顯著提高頻譜效率。最后,提出了大規(guī)模MIMO上行鏈路基于MMSE檢測的低復雜度自適應(yīng)傳輸方法。在大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中,隨著基站天線數(shù)目以及所服務(wù)用戶數(shù)的增加,采用傳統(tǒng)方法計算自適應(yīng)傳輸參數(shù)時面臨大維矩陣求逆所導致的計算復雜度急劇升高的問題,同時傳統(tǒng)方法依賴于瞬時信道信息進行后驗信干噪比計算,在大規(guī)模MIMO中瞬時信道信息的獲取是系統(tǒng)性能的瓶頸問題。針對上述問題,首先研究了多用戶聯(lián)合檢測時LMMSE檢測器輸出端遍歷可達速率的計算,提出了基于確定性等同的近似計算方法,該方法僅依賴于統(tǒng)計信道信息—信道特征模式能量耦合矩陣。然后給出了基于MMSE速率的自適應(yīng)調(diào)制編碼方法以及速率門限的校正方法。所提出的低復雜度的自適應(yīng)傳輸方法利用統(tǒng)計信道信息進行MMSE速率的近似計算,并據(jù)此計算自適應(yīng)調(diào)制編碼的反饋參數(shù)。仿真結(jié)果表明所提出的自適應(yīng)傳輸方法在保持頻譜效率不下降的前提下,可以顯著提高大規(guī)模MIMO上行鏈路自適應(yīng)傳輸?shù)挠嬎阈省?br/> 【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN919.3

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